Весы Советский патент 1993 года по МПК G01G1/22 G01G5/02 

Изобретение относится к технике взвешивания масс в диапазоне 0-20 г.

Цель изобретения - повышение точности весов за счет исключения свободного перемещения сферы в горизонтальной плоскости.

На фиг. 1 схематично представлен пример выполнения весов с диаметральным расположением Электродов; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - весы с расположением электродов в плоскости, смещенной относительно диаметральной плоскости; на фиг. 4 - вид А на фиг, 3; на фиг. 5 - весы с дополнительными электродами, вид сверху; на фиг. 6 - вид В на фиг. 5; на фиг. 7 - электрическая схема весов.

Весы содержат коромысло в виде полой сферы 1 с гибкими подвесами 2 чашек 3 для груза и навесок. Полая сфера 1 установлена в посадочной чаше 4, сообщенной с узлом для подачи жидкости, выполненным в виде цилиндра с поршнем 5, соединенным через шток с ручкой 6. На посадочной чаше 4 симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через центр полой сферы, установлено изоляционное кольцо 7 с электродами 8, выполненными в виде сферических сегментов. Полая сфера 1 выполнена из электропроводного материала с площадкой 9, над которой установлен оптический датчик 10. Посадочная чаша 4 выполнена с посадочным пояском 11 и частично заполнена жидкостью 12.

Весы работают следующим образом. На чашки 3 весов устанавливаются поверяемый груз и уравновешивающие его навески. Поворотом ручки б изменяют уровень жидкости 12 до определенного зазора между площадкой 9 и оптическим датчиком Ш На электродах 9 устройством электростатического центрирования формируются напряжения, Между электродами 9 и сферой 1 действуют силы электростатического притяжения, Равнодействующая этих сил удерживает полую сферу в центре системы электродов, которая соосн а с посадочным поясом 11. Таким образом, ползя сфера остается в фиксированном положении относительно оптического датчика 10 и не касается посадочной чаши.

При расположении электродов в плоскости, смещенной относительно диамет ЬиаА

ральной плоскости (фиг. 3,4), изоляционный слой 13 и четыре электрода 14 расположены под полой сферой 1.

Центрирующие силы, создаваемые с помощью электродов 14, направлены по нормали к поверхности полой сферы. Их вертикальная составляющая при дифференциальном законе изменения напряженности электрического поля в зазоре системы остается неизменной и компенсируется гидростатической силой, а горизонтальная составляющая этих сил обеспечивает центрирование полой сферы.

В весы с электродами, расположенными в экваториальной или полярной области, введены закрепленные на сфере в экваториальной плоскости бобышки 15 (см. фиг. 5) с проводящей поверхностью. Электроды 16 расположены попарно вокруг каждой бобышки. Бобышки 15, электроды 16 и соответствующие электронные блоки образуют дополнительное устройство электростатического центрирования, стабилизирующее угловое положение сферы 1, Момент, создаваемый дополнительным устройством, ком- пенсирует моменты, которые могут возникнуть, если равнодействующая поддерживающих сил и сил, действующих на сферу со стороны чашек, лежат не на одной линии. Поэтому даже в случае возникновения момента указанных сил в весах (фиг. 5, 8) не происходит поворота сферы 1 вокруг оси заделки чашек на сфере..

Устройство электростатического центрирования (фиг. 7) помимо центрирующего элемента (например, сферы 1) и электродов 9 включает электронные блоки 20 и 21, подключенные к диаметрально расположенным электродам. Электронные блоки включают, как правило, схему измерения перемещения, корректирующее звено и выходной высоковольтный усилитель.

Блок 20 включает в себя дифференциальный трансформатор 22, источник 23 переменного напряжения, подключенный к его первичной обмотке. Вторичные обмотки трансформатора 22 через конденсаторы 24, 25 подключены к электродам и через диоды 26, 27 и 28, 29 соответственно к общему проводу и входу усилителя 30, в обратную связь которого включены элементы 31-35. Выход усилителя 30 подключен к дифференциальному каскаду на транзисторах 36, 37 и резисторах 38-40. Выходы каскада через

резисторы 41,42 подключены к электродам 9.

Устройство (фиг. 7) работает следующим образом.

При смещении сферы 1 к одному из электродов ток, протекающий через этот электрод, увеличивается, а через противоположный - уменьшается, Соответственно напряжение на выходе усилителя 30 изменит знак и величину. Элементы 32-35 обеспечивают формирование требуемого вида передаточной функции корректирующего (дифференциального) звена, выполненного на основе усилителя 30. Каскад на элементах 33-40 формирует на электродах соответ- ствующие напряжения, обеспечивающие центрирование сферы 1. Электронный блок 21 выполнен аналогично электронному блоку 20. В дифференциальном каскаде используются

транзисторы p-n-p-типа, что позволяет получать отрицательное выходное напряжение. При электропроводящей жидкости и наличии электрического контакта с полой сферой силовые напряжения во всех электродах могут быть одного и того же знака.

Блоки, аналогичные элементам 20 и 21,. могут использоваться и в дополнительном устройстве электростатического центрирования, включающего в себя элементы 15 и

16.

Формула из обретения 1, Весы, содержащие «оромысло, выполненное в виде полой сферы с гибкими подвесами чашек для груза и навесов, установленной в посадочной чаше, сообщенной с узлом для подачи жидкости, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности, в них введены электроды, выполненные в виде сферических сегментов.и

закрепленные на посадочной чаше симметрично относительно вертикальной оси, про- ходящей через центр полой сферы, выполненной из электропроводного материала.

2. Весы по п. 1, отл ича ю щиеся тем, что в них введены дополнительные электроды, выполненные в виде цилиндрических сегментов, причем полая сфера выполнена с двумя диаметрально расположенными цилиндрическими выступами, перпендикулярными вертикальной плоскости, в которой расположены гибкие подвесы чашек, а дополнительные электроды закреплены на посадочнойчаше коаксиально

цилиндрическим выступам.

Составитель Н. Немцева Редактор Е. РошкрваТехред М. Моргентад Корректор Т. Вашкович

Заказ 1825

Тираж

..иуал Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Сущность изобретения: полая сфера вы.полнена из электропроводного материала. Электроды выполнены в виде сферических сегментов и закреплены на посадочной чаше 4 симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через центр полой сферы 1. Полая сфера 1 выполнена с двумя диаметрально расположенными цилиндрическими выступами. Коаксизльно цилиндрическим выступам на посадочной чаше 4 закреплены дополнительные электроды в виде цилиндрических сегментов. Цилиндрические выступы перпендикулярны вертикальной плоскости, в которой расположены гибкие подвесы чашек. 1 з. п. ф-лы, 7 ил,